Супергетеродинные приемники, их работа и особенности - вопросы и ответы
Вопросы и ответы на них, касающиеся темы супергетеродинных радиоприемников, чем они отличаются от других схем, как работают и другое.
Чем в основном отличается супер от приёмника прямого усиления?
Главное отличие супера от приёмника прямого усиления состоит в том, что в приёмниках прямого усиления предварительное усиление сигнала (до детектирования) производится на частоте сигнала.
Для этого усилитель высокой частоты приёмника имеет обычно несколько контуров, которые настраиваются на принимаемую станцию. В супергетеродине основное усиление производится не на частоте сигнала, т. е. не на той частоте, на которой работает принимаемая станция, а на определённой и не изменяющейся частоте, которая называется промежуточной.
Таким образом, усилитель промежуточной частоты супергетеродина не имеет настраивающихся контуров, так как его контуры настроены раз и навсегда на одну и ту же промежуточную частоту и при приёме любых станций настройка этих контуров не меняется.
Для того, чтобы было возможно производить усиление принимаемых сигналов на этой промежуточной частоте, в супергетеродине перед усилителем промежуточной частоты ставится так называемый “смеситель” или “преобразователь”, в котором и происходит преобразование частоты сигнала в промежуточную частоту.
В чём заключается преимущество суперов перед приёмниками прямого усиления?
Преимущество суперов перед приёмниками прямого усиления состоит в том, что основное усиление в супере производится на промежуточной частоте и контуры промежуточной частоты не имеют переменной настройки.
Стоимость каскада промежуточной частоты получается более низкой, чем стоимость каскада высокой частоты в приёмниках прямого усиления.
Кроме того, вследствие применения низкой промежуточной частоты от каскада можно получить большее устойчивое усиление, чем от каскада, работающего на частоте сигнала, так как чем ниже частота, тем меньше влияет междуэлектродная ёмкость анод-сетка.
Вследствие того, что основное усиление в супере производится на постоянной частоте - в приёмнике получается равномерное усиление по всему диапазону и равномерная избирательность.
В чём заключаются основные условия хорошей работы супера?
Работа супера, так же как и каждого приёмника, определяется очень многими причинами, полностью перечислить которые здесь не представляется возможным. Но если говорить о самых основных условиях хорошей работы, то можно считать, что главнейшее значение имеют следующие:
- 1. Хорошая регулировка промежуточной частоты, т. е. хорошее выполнение контуров и очень точная настройка всех контуров в резонанс.
- 2. Большое значение имеет хорошая предварительная селекция. В большинстве случаев бывает достаточно двух контуров, настраивающихся на частоту принимаемой станции, стоящих перед смесительной лампой.
- 3. Не меньшее значение имеет правильная регулировка гетеродина. Отрегулированный гетеродин должен устойчиво генерировать на всём диапазоне настройки приёмника и подавать к сетке смесительной лампы колебания вспомогательной частоты достаточной амплитуды.
Эти три условия являются основными и специфическими для супера. Другие условия хорошей работы супера в общем мало чем отличаются от условий хорошей работы приёмника прямого усиления.
Что такое предварительное усиление?
Предварительным усилением в супергетеродине называется усиление высокой частоты, т. е. усиление, которое производится на частоте сигнала перед преобразованием в промежуточную частоту.
Применяется ли в супере предварительное усиление?
Предварительное усиление применяется только в суперах первого класса. Подавляющее большинство фабричных дешёвых и самодельных суперов строится без предварительного усиления. Объясняется это тем, что суперы и без усиления высокой частоты обладают достаточной избирательностью.
От чего зависит выбор промежуточной частоты?
Выбор промежуточной частоты определяется несколькими соображениями. Прежде всего большую роль играет величина усиления, которое можно получить от каскада промежуточной частоты.
Как известно, чем ниже частота (чем длиннее волна), тем большее усиление можно получить от каскада и тем стабильнее работает этот каскад.
Поэтому в качестве промежуточной частоты обыкновенно избирают частоты достаточно малые. Кроме того, весьма важно, чтобы на той частоте, которая выбрана в качестве промежуточной частоты, не работали мощные радиовещательные или радиотелеграфные станции, потому что помехи от таких станций в месте приёма затруднят отстройку.
Далее важно, чтобы зеркальная частота достаточно хорошо запиралась преселектором, так как в противном случае будет трудно избавиться от помех. Необходимо также, чтобы промежуточная частота не лежала в диапазоне настройки супергетеродина.
Исходя из всех этих соображений, обычно выбирают промежуточную частоту или порядка 110-115 кГц, или порядка 460 кГц. Более высокие частоты не применяются.
Частоты в 110-115 кГц являются более низкими частотами, чем самая низкая частота, применяемая в радиовещании (150 кГц). Частота же около 460 кГц также не лежит в радиовещательном диапазоне, так как между частотами 545 и 420 кГц в диапазоне приёмников всегда имеется провал, т. е. приёмник не имеет настроек на эти частоты.
Что такое зеркальная настройка?
Зеркальной настройкой, или зеркальной частотой, называется частота, которая отличается от частоты принимаемой станции на удвоенную промежуточную частоту.
Что такое преселекция (предварительная селекция)?
Преселекцией называется отфильтровывание перед подачей на сетку смесительной лампы всех частот, кроме частоты принимаемой станции. Такое отфильтровывание необходимо для того, чтобы не допустить к смесительной лампе как сигналов станций, работающих на зеркальных частотах, так и сигналов всех других станций, которые с частотами принимаемой станции или с гармониками вспомогательной частоты, генерируемой гетеродином, могут создавать биения, равные промежуточной частоте.
Что такое крутизна преобразования?
Крутизна преобразования является важнейшим параметром смесительных ламп, т. е. тех ламп, которые применяются в суперах для преобразования частоты.
Параметр этот показывает отношение переменной слагающей тока промежуточной частоты в анодной цепи смесительной лампы к напряжению сигнала, подведённому к управляющей сетке этой лампы. Крутизна преобразования имеет размерность миллиампер на вольт. Крутизна преобразования современных смесительных ламп лежит в пределах, примерно, от 0,3 мА до 1,5 мА на вольт.
Почему суперы свистят?
Причинами свиста в супере могут быть:
- 1) самовозбуждение каскада усиления промежуточной частоты,
- 2) недостаточно удовлетворительное качество смесительных ламп.
Борьба с самовозбуждением каскада промежуточной частоты ведётся теми же методами, как и в приёмниках прямого усиления.
Радикальной мерой в борьбе со свистами второго рода, которые называются “комбинационными тонами”, может быть применение совершенных смесительных ламп, и увеличение избирательности до смесительной лампы.
В чём состоит принцип работы преобразователя в супере?
Назначение преобразователя состоит в том, чтобы принимаемые сигналы преобразовывать в другую частоту, равную той, на которую настроен усилитель промежуточной частоты.
Каждый преобразователь состоит из двух основных частей: приёмного контура, который настраивается на частоту сигнала и находится в цепи сетки детекторной лампы, и контура гетеродина, который генерирует вспомогательную частоту.
Величина этой частоты должна быть такой, чтобы разность между нею и частотой сигнала была равна промежуточной частоте. Можно также получить промежуточную частоту и другим способом - именно брать вспомогательную частоту не выше частоты сигнала, а ниже на величину промежуточной частоты.
Практически такой способ преобразования не применяется, так как он сопряжён со многими неудобствами. Вспомогательная частота в современных суперах всегда берётся более высокой, чем частота сигнала.
Самый механизм смешения частот в различных суперах осуществляется не одинаково. В суперах, работающих на старых лампах, вспомогательную частоту обычно подводят к тому контуру преобразователя, который настраивается на частоту принимаемого сигнала.
В этом контуре между обеими частотами происходят биения, которые детектируются лампой преобразователя, при чём в анодной цепи этой лампы, наряду с частотами, равными принимаемой и вспомогательной, появляется также и частота биений, которая и передаётся на вход усилителя промежуточной частоты.
В приёмниках такого рода гетеродинная часть работает обычно на отдельной лампе. В суперах последнего типа устройство преобразователя осуществляется при помощи специальных смесительных ламп, которые совмещают функции детектора и гетеродина.
Эти лампы имеют много электродов и колебания сигнала подводятся к одной из управляющих сеток лампы, а колебания вспомогательной частоты - к другой сетке. Смешение частот происходит в электронном потоке внутри лампы.
Как проявляется свист в супере от самовозбуждения каскада промежуточной частоты?
Свист в супере от самовозбуждения каскада промежуточной частоты проявляется так же, как и в приёмниках прямого усиления - приём сопровождается свистом до приближения настройки приёмника к частоте станции, далее, при точной настройке на частоту станции, слышна искажённая передача и при дальнейшем вращении ручки настройки вновь появляется свист.
Как проявляется свист, возникающий вследствие комбинационных тонов?
Свист этого рода проявляется так же, как и свист от самовозбуждения каскада промежуточной частоты (см. вопрос 171). Свисты этого вида обычно наблюдаются не на всех станциях, а только на некоторых.
Почему свист в супере не наблюдается постоянно на одних и тех же настройках: он иногда появляется и исчезает в различных частях диапазона?
В ответе на вопрос 170 было указано, что биения в контуре смесителя могут возникать не только вследствие смешения частоты принимаемой станции и вспомогательной частоты, генерируемой гетеродином, но также и от смешения частот других станций с принимаемой частотой.
От смешения частот других станций с гармониками гетеродина на какой-нибудь определённой настройке приёмника, в некоторые часы свиста может и не быть, но потом, когда заработает какая-нибудь другая станция, частота которой близка к частоте принимаемой станции или к гармоникам гетеродина, могут создасться биения, равные промежуточной частоте, и приёмник начнёт на этой настройке свистеть.
Может ли супер принимать на рамку?
Супергетеродинные приёмники отличаются большой чувствительностью и принципиально вполне пригодны для приёма на рамочные антенны. В прошлом большинство суперов, особенно американских, строилось специально для приёма на рамку. Рамка эта обыкновенно монтировалась вместе с приёмником.
В последние годы от приёма на рамку отказались, так как в городских условиях приём на рамку не даёт никаких преимуществ в отношении направленного действия рамок.
В настоящее время радиовещательные супергетеродины конструируются для приёма на обычную наружную антенну. В расчёте на применение рамочных антенн строятся только суперы-передвижки или же суперы специального назначения (например, для пеленгации).
Сколько ламп бывает обычно в современном супере?
Современные радиовещательные суперы обычно имеют 4 лампы. Первая лампа является смесительной, вторая усилителем промежуточной частоты, третья лампа детектором и четвёртая усиливает низкую частоту.
Кроме четырёхламповых суперов находят распространение также более простые и более дешёвые трёхламповые суперы. В этих суперах отсутствует усиление высокой частоты.
Более дорогие суперы имеют 5, 6, 7 и более ламп. В некоторых образцах американских суперов имеется до 20 ламп.
Источник: А. П. Горшков - Cправочник радиолюбителя в вопросах и ответах, 1938г.